江西仙女湖沉积物中镉环境行为及附生硅藻标志物响应研究

In order to elucidate how diatom species composition, morphology and the diversity of the population in Xiannv Lake will be respond to the change of cadmium concentration and establish an ecological environment criterion based on the reference values of diatom index in uninterrupted basin. Binjiang Town will be used as the control point and 18 monitoring sections ranged from the Xinyu section of the Yuan River to the Jiangkou Reservoir (Qianyang lake and Wulong lake) will be used for field observation combined with indoor experiments, aiming to: (1) clarify the temporal and spatial distribution, bio-transformation and accumulation of Cadmium elements and implement the comprehensive ecological risk assessment; (2) elucidate the population structure and indicating effects of diatoms attached to the biological membranes, analysis the diatom growth effects under the Cadmium stress and establish appropriate diatom indexes; (3) analysis the effect of morphological markers of typical diatoms, evaluate the relative molecular biomarkers and establish the basin diatom indexes, change patterns and the biological references under heavy metals stress. The research results is positive to ecological monitoring, evaluation and protection of the Poyang Lake and the Yangtze River.

为阐明仙女湖水域硅藻属种组成、个体形态及种群多样性会如何响应重金属镉污染浓度的变化并制定一个本流域基于硅藻指数清洁河流的生态环境基准值，课题以彬江镇突发性重金属镉污染事故段面为控制点，以袁河新余段及仙女湖（黔阳湖及舞龙湖）18个监测断面为研究区域，采用室内实验结合野外观测：（1）研究事故河段下游及湖区镉元素形态与时空分布特征，镉元素生物转化及累积规律分析并开展重金属镉生态风险综合评价；（2）深入阐明生物膜附着硅藻种群结构及指示效应、分析镉元素胁迫下典型硅藻生长效应以及建立适宜研究水域的硅藻指数；（3）分析典型硅藻生态毒理学的形态标志物效应、筛选典型硅藻生态毒理学的分子生物标志物，并在此基础上建立流域内的硅藻指数、生物图谱及重金属胁迫下的变化模式及生态环境基准。研究成果对鄱阳湖流域及长江中下游水生态监测、评价和保护具有积极的意义。

在重金属污染和生态风险日益严重的背景下，为阐明仙女湖水域硅藻属种组成、个体形态及种群多样性与重金属镉污染浓度变化的响应关系并制定一个本流域基于硅藻指数清洁河流的生态环境基准值，课题以彬江镇突发性重金属镉污染事故段面为控制点，以袁河新余段及仙女湖（黔阳湖及舞龙湖）18个监测断面为研究区域，研究了事故河段下游及湖区镉元素形态、时空分布特征及镉元素生物转化及累积规律，分析并开展了重金属镉生态风险综合评价；深入阐明了生物膜附着硅藻种群结构及指示效应；分析了镉元素胁迫下典型硅藻生长效应以及建立适宜研究水域的硅藻指数；分析了典型硅藻生态毒理学的形态标志物效应、筛选了典型硅藻生态毒理学的分子生物标志物，并在此基础上建立流域内的硅藻指数、生物图谱及重金属胁迫下的变化模式及生态环境基准。结果表明：研究区域受到较为严重的重金属镉污染，采样点镉含量均超过江西省土壤背景值，主湖区＞袁河干流＞袁河支流＞主湖区支流；四种形态含量差异性比较显著，残渣态含量最高，其他三种形态差异较明显；重金属元素Cd在菖蒲不同器官的含量不同，根部含量远大于叶部，根和叶有较强富集能力，富集系数均大于1；Cd在菖蒲体内的迁移性较弱，滞留率大于50%；梨形环棱螺体内重金属的累积主要是受到底泥重金属含量的影响不同器官之间重金属含量具有极显著的相关性，内脏囊的累积量远高于足部的累积量；低浓度重金属镉胁迫使梨形环棱螺产生了自由基，而梨形环棱螺通过产生抗氧化酶来进行自我调节，从而使抗氧化酶的含量增加，但是这种调节能力是有局限的，当重金属浓度超过一定的阈值时，抗氧化酶的含量就会下降减小；通过对仙女湖柱状样沉积硅藻和流域现代硅藻进行分析，共发现硅藻2纲5目10科24属142种（包括变种）硅藻，主要以羽纹纲为主；仙女湖水体的富营养化与气候变化对硅藻物种多样性产生了影响且驱动模式大致一样，均呈现单峰模式。